(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部側にチェンジャアームが配設された出力シャフトが、メインカムに連動して軸方向に進退動するとともに軸中心に回動し、前記チェンジャアームに工具ホルダを把持する把持部が設けられた自動工具交換装置であって、
前記チェンジャアーム側に開閉自在に設けられ、前記工具ホルダを前記把持部と把持し、あるいは把持を解除する把持体と、
前記出力シャフト内に配設され、前記メインカムに連動して前記出力シャフトの軸方向に進退動する駆動シャフトと、
前記駆動シャフトの進退動に連動して、前記把持体を開閉駆動する駆動手段と、
中央部を軸にして揺動自在で、駆動側が前記メインカムに形成されたロックカム溝に摺動自在に挿入され、従動側が前記駆動シャフトの端部側に位置されたロックレバーと、を備え、
前記チェンジャアームが前記工具ホルダを把持しない位置では把持体が開き、前記チェンジャアームが前記工具ホルダを把持する位置では把持体が閉じるように、前記駆動シャフトが前記メインカムに連動しており、
前記駆動手段は、前記把持体を閉じる方向に押圧するスプリングを備え、
前記メインカムが回転すると、前記ロックレバーの駆動側が前記ロックカム溝に沿って摺動して前記ロックレバーの従動側が動き、該従動側が前進することで前記駆動シャフトが前進して前記スプリングの押圧力に抗して前記把持体が開き、前記駆動シャフトを前進させる必要がある場合にのみ、前記ロックレバーの従動側が前記駆動シャフトを押圧し、その他の場合には、前記従動側が前記駆動シャフトに追従しないように、前記ロックカム溝のカム形状が設定されている、
ことを特徴とする自動工具交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動工具交換装置（ＡＴＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｏｏｌ  Ｃｈａｎｇｅｒ）に関し、特に、チェンジャアームによって工具ホルダを把持する機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動工具交換装置のチェンジャアームによって工具ホルダを把持する機構として、従来、次のようなものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。すなわち、図２６に示すように、チェンジャアーム１００内にロックピン１０１が進退可能に配設され、スプリング１０２によってロックピン１０１の先端が、常にチェンジャアーム１００の把持部１００ａから突出するようになっている。そして、チェンジャアーム１００が回動（回転）して把持部１００ａの開口側が工具ホルダＨに向かい、工具ホルダＨが把持部１００ａに嵌合すると、把持部１００ａとロックピン１０１とによって工具ホルダＨが挟持された状態となる。
【０００３】
また、工具ホルダＨが工作機械の主軸などに固定された状態でチェンジャアーム１００が逆方向に回動すると、ロックピン１０１が後退して把持部１００ａとによる工具ホルダＨの挟持が解除されるものである。さらに、工具ホルダＨを挟持した状態でロックピン１０１が後退しないようにロックピン１０１をロック（固定）し、挟持を解除する際にロックを解除するロック機構が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２５４２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような工具ホルダの把持機構では、ロックピン１０１の先端が、常にチェンジャアーム１００の把持部１００ａから突出した状態となっている。このため、工具ホルダＨが把持部１００ａに嵌合する際には、工具ホルダＨがロックピン１０１に当たり、工具ホルダＨによってロックピン１０１が後退して工具ホルダＨが把持部１００ａに嵌合した後に、再びロックピン１０１が前進して工具ホルダＨを挟持することになる。つまり、工具ホルダＨを把持するたびに、工具ホルダＨがロックピン１０１に衝突し、チェンジャアーム１００（特にロックピン１０１）や工具ホルダＨは、強い衝撃力を受けることになる。しかも、自動工具交換装置の動作速度は高速化しており、チェンジャアーム１００の回動速度も速く、工具ホルダＨがロックピン１０１と衝突することによる衝撃力は大きなものとなる。この結果、チェンジャアーム１００や工具ホルダＨに損傷を与えたり、周囲に大きな衝撃音を発したりすることになる。
【０００６】
また、上記の把持機構では、ロックピン１０１を後退させながら工具ホルダＨが把持部１００ａに嵌合していき、嵌合完了に近づくとロックピン１０１が再び前進して挟持が開始される。つまり、工具ホルダＨと把持部１００ａとの嵌合が完了する前に、把持部１００ａとロックピン１０１とによる挟持が行われる。このため、工具ホルダＨの挟持・把持が不安定となる。
【０００７】
そこでこの発明は、チェンジャアームなどに損傷を与えたり、周囲に大きな音を発したりすることがなく、しかも工具ホルダを安定して把持可能な自動工具交換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、一端部側にチェンジャアームが配設された出力シャフトが、メインカムに連動して軸方向に進退動するとともに軸中心に回動し、前記チェンジャアームに工具ホルダを把持する把持部が設けられた自動工具交換装置であって、前記チェンジャアーム側に開閉自在に設けられ、前記工具ホルダを前記把持部と把持し、あるいは把持を解除する把持体と、前記出力シャフト内に配設され、前記メインカムに連動して前記出力シャフトの軸方向に進退動する駆動シャフトと、前記駆動シャフトの進退動に連動して、前記把持体を開閉駆動する駆動手段と、中央部を軸にして揺動自在で、駆動側が前記メインカムに形成されたロックカム溝に摺動自在に挿入され、従動側が前記駆動シャフトの端部側に位置されたロックレバーと、を備え、前記チェンジャアームが前記工具ホルダを把持しない位置では把持体が開き、前記チェンジャアームが前記工具ホルダを把持する位置では把持体が閉じるように、前記駆動シャフトが前記メインカムに連動しており、前記駆動手段は、前記把持体を閉じる方向に押圧するスプリングを備え、前記メインカムが回転すると、前記ロックレバーの駆動側が前記ロックカム溝に沿って摺動して前記ロックレバーの従動側が動き、該従動側が前進することで前記駆動シャフトが前進して前記スプリングの押圧力に抗して前記把持体が開き、前記駆動シャフトを前進させる必要がある場合にのみ、前記ロックレバーの従動側が前記駆動シャフトを押圧し、その他の場合には、前記従動側が前記駆動シャフトに追従しないように、前記ロックカム溝のカム形状が設定されている、ことを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、チェンジャアームが工具ホルダを把持しない位置、つまり工具ホルダを把持する前では、駆動シャフトに連動する駆動手段によって把持体が開き、工具ホルダと把持体とが接触しない。また、チェンジャアームが工具ホルダを把持する位置では、駆動シャフトに連動する駆動手段によって把持体が閉じ、工具ホルダと把持体とが接触する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、チェンジャアームが工具ホルダを把持する前では、把持体が開き、工具ホルダと把持体とが接触しない。このため、工具ホルダと把持体とが衝突して、チェンジャアームや把持体、あるいは工具ホルダに損傷を与えたり、周囲に大きな衝撃音を発したりすることがない。しかも、チェンジャアームが工具ホルダを把持する位置で把持体が閉じ、工具ホルダを把持するため、チェンジャアームの把持部に工具ホルダが嵌合した（把持された）後に把持体を閉じ、工具ホルダを安定して把持することが可能となる。また、駆動シャフトが出力シャフト内に配設され、しかも、出力シャフトの軸方向に駆動シャフトが進退動するため、装置全体を小型化、軽量化することが可能となり、さらには、出力シャフトを垂直に配置した縦型の自動工具交換装置にも最適である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態に係る自動工具交換装置を示す正面図である。
【図２】図１の自動工具交換装置の底面図である。
【図３】図１の自動工具交換装置の本体カバーを外した状態を示す正面図である。
【図４】図３の状態の自動工具交換装置の斜視図である。
【図５】図３の自動工具交換装置の背面図である。
【図６】図５の自動工具交換装置の斜視図である。
【図７】図１の自動工具交換装置のカムホイールと旋回リングとの位置関係を示す斜視図である。
【図８】図１の自動工具交換装置のアームユニットを背面側から見た斜視図である。
【図９】図１の自動工具交換装置のアームユニットを正面側から見た斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態に係る工具ホルダの被把持部を示す正面図である。
【図１１】図１の自動工具交換装置のチェンジャアームを示す平面図であり、（ａ）は、工具ホルダを把持した状態を示し、（ｂ）は、把持を解除した状態を示す。
【図１２】図１の自動工具交換装置の垂直面に沿った断面図である。
【図１３】図１の自動工具交換装置の動作、作用を示すタイミングチャートである。
【図１４】図１の自動工具交換装置のカムホイールの回転角θが０度の状態を示す斜視図である。
【図１５】図１の自動工具交換装置のカムホイールの回転角θがθ３度の状態を示す斜視図である。
【図１６】図１の自動工具交換装置のカムホイールの回転角θがθ４度の状態を示す斜視図である。
【図１７】図１の自動工具交換装置のカムホイールの回転角θがθ６度の状態を示す斜視図である。
【図１８】図１の自動工具交換装置のカムホイールの回転角θがθ７度の状態を示す斜視図である。
【図１９】図１の自動工具交換装置のカムホイールの回転角θがθ８度の状態を示す斜視図である。
【図２０】図１の自動工具交換装置のカムホイールの回転角θがθ９度の状態を示す斜視図である。
【図２１】図１の自動工具交換装置のカムホイールの回転角θがθ１０度の状態を示す斜視図である。
【図２２】図１の自動工具交換装置のカムホイールの回転角θがθ１１度の状態を示す斜視図である。
【図２３】図１の自動工具交換装置のカムホイールの回転角θがθ１２度の状態を示す斜視図である。
【図２４】図１の自動工具交換装置のカムホイールの回転角θがθ１３度の状態を示す斜視図である。
【図２５】図１の自動工具交換装置のカムホイールの回転角θがθ１４度の状態を示す斜視図である。
【図２６】従来の自動工具交換装置のチェンジャアームによる把持機構を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、この実施の形態に係る自動工具交換装置１を示す正面図であり、図２は図１の底面図、図３は図１の本体カバー５０を外した状態での正面図、図４は図３の状態での斜視図である。この自動工具交換装置１は、出力シャフト２が垂直方向に延びて配設された縦型の自動工具交換装置であり、出力シャフト２の先端部側（下端側）にチェンジャアーム３が配設され、カムホイール（メインカム）４に連動して出力シャフト２が軸方向に進退動するとともに軸中心に回動しながら、チェンジャアーム３で工具ホルダＨを把持あるいは、把持を解除するものである。
【００１４】
具体的には、図３、４に示すように、カムホイール４の外周にウォームギヤ４ａと旋回カム溝４ｂとが形成され、カムホイール４の一方の側面には環状のシフトカム溝４ｃが形成され、さらに図５、６に示すように、他方の側面には環状のロックカム溝４ｄが形成されている。ウォームギヤ４ａは、ウォームシャフト５のウォームギヤ５ａと噛み合い、モータ５１によってウォームシャフト５が駆動されると、ウォームギヤ５ａ、４ａの噛み合いを介してカムホイール４が回転するようになっている。
【００１５】
旋回カム溝４ｂは、図７に示すように、旋回リング６の外周に配設された複数のスチールボール６ａと噛み合っている。ここで、出力シャフト２の外周には、軸方向に延びる外周スプライン２ａが形成され、旋回リング６の内周には、外周スプライン２ａと噛み合う内周スプライン（図示せず）が形成され、出力シャフト２が旋回リング６に対して軸方向にスライド自在となっている。そして、カムホイール４が回転すると、旋回カム溝４ｂとスチールボール６ａとの噛み合いを介して旋回リング６が回転し、この回転に伴って出力シャフト２が軸中心に回動（回転）するようになっている。
【００１６】
シフトカム溝４ｃには、図３、４に示すように、シフトレバー８の駆動側カムフォロア８ａが摺動自在に挿入され、シフトレバー８の従動側カムフォロア８ｂが出力シャフト２のシフト溝２ｂに装着されている。ここで、シフト溝２ｂは、出力シャフト２の上端部に配設され、出力シャフト２の軸方向に垂直な円板状の挟持部が、従動側カムフォロア８ｂを挟むように上下に配設されて、構成されている。また、シフトレバー８は、略「Ｚ」字形で、駆動側カムフォロア８ａ側の端部の第１のレバー軸８ｃと、中央部で後述するロックレバー９と連結された第２のレバー軸８ｄとを軸にして、揺動するように配設されている。そして、カムホイール４が回転すると、駆動側カムフォロア８ａがシフトカム溝４ｃに沿って摺動し、レバー軸８ｃ、８ｄを軸にして従動側カムフォロア８ｂが上下動（揺動）する。この上下動に伴って、出力シャフト２が軸方向に進退動（往復動）するものである。
【００１７】
ロックカム溝４ｄには、図５、６に示すように、ロックレバー９の駆動側カムフォロア９ａが摺動自在に挿入され、ロックレバー９の従動側カムフォロア９ｂは、駆動シャフト７の基端部（上端部）側に位置されている。ここで、ロックレバー９は、略「へ」字形で、中央部に上記の第２のレバー軸８ｄが連結され、第２のレバー軸８ｄを軸にして揺動自在となっている。また、駆動シャフト７は、出力シャフト２と同軸に出力シャフト２内に配設され、軸方向に進退動自在となっており、基端部（上端部）は、出力シャフト２の上端から突出し、押圧ディスク７１が取り付けられている。この押圧ディスク７１は、円板状の押圧部７１ａを備え、この押圧部７１ａの上方にロックレバー９の従動側カムフォロア９ｂが位置し、従動側カムフォロア９ｂの上方は解放状態（フリー）となっている。一方、駆動シャフト７の下端部は、出力シャフト２の下端部まで延び、後述するように当接板２９に当接している（図１２参照）。
【００１８】
このような構成でカムホイール４が回転すると、駆動側カムフォロア９ａがロックカム溝４ｄに沿って摺動し、第２のレバー軸８ｄを軸にして従動側カムフォロア９ｂが上下動（揺動）する。そして、後述するタイミングで、この従動側カムフォロア９ｂが下動することで、押圧部７１ａが下方に押圧され、駆動シャフト７が下方に前進するものである。また、後述するように、駆動シャフト７のみを下方に前進させる必要がある場合・位置にのみ、従動側カムフォロア９ｂが押圧部７１ａを押圧し、その他の場合には、従動側カムフォロア９ｂが押圧部７１ａに接しなくてもよいように、ロックカム溝４ｄのカム形状（カム軌跡）が設定されている。すなわち、駆動シャフト７が出力シャフト２とともに下方に位置する場合には、従動側カムフォロア９ｂが押圧部７１ａに追従しないように（図１８〜２１参照）、ロックカム溝４ｄのカム形状が設定され、これにより、カムホイール４の小型化を図っている。
【００１９】
出力シャフト２の先端部側には、図１、３に示すように、アームユニット２０が配設され、アームユニット２０のユニットカバー２０ａの一部を外した状態を図８、９に示す。図示のように、チェンジャアーム３は板状で、板面が出力シャフト２の軸方向に対して垂直に位置するように配設されている。このチェンジャアーム３の端部には、工具ホルダＨを把持する（工具ホルダＨが嵌合する）円弧状の把持部３ａが形成され、このようなチェンジャアーム３が出力シャフト２に対して点対称に配設されている。ここで、この実施の形態では、チェンジャアーム３を二体としているが、一体としてもよい。
【００２０】
このチェンジャアーム３の各把持部３ａと対向し、かつ開閉自在なクランプブロック（把持体）２１が配設され、クランプブロック２１が閉じることで把持部３ａとで工具ホルダＨを把持し、クランプブロック２１が開くことで把持部３ａとの把持を解除するようになっている。すなわち、図１０に示すように、工具ホルダＨの外周には把持溝Ｈ１が形成され、この把持溝Ｈ１に嵌合するように把持部３ａが形成されている。そして、図１１に示すように、把持溝Ｈ１に把持部３ａが嵌合した状態でクランプブロック２１が閉じることで、把持部３ａとクランプブロック２１とで工具ホルダＨを把持し（図１１（ａ）の状態）、クランプブロック２１が開くことで把持部３ａとの把持を解除する（図１１（ｂ）の状態）。
【００２１】
具体的には、図８、９に示すように、出力シャフト２と平行なレバーシャフト２２を回転軸として、コ字状のクランプレバー（回動体）２３が回動自在に配設され、このクランプレバー２３の一端部が把持部３ａ側に延び、その先端部２３ａにクランプブロック２１が取り付けられている。また、クランプレバー２３の開口側には、レバーシャフト２２と平行な連結シャフト２４が取り付けられている。
【００２２】
一方、出力シャフト２と連結シャフト２４との間には、出力シャフト２と平行に、かつ軸方向に進退動自在にクランプシャフト（進退動体）２５が配設され、さらに、このクランプシャフト２５を上方（押圧ディスク７１側）に押し付けるスプリング（押圧手段）２６が配設されている。すなわち、図１２に示すように、クランプシャフト２５の上端にストッパ２５ａが固定され、このストッパ２５ａとベースプレート２７との間に、スプリング２６が配設され、クランプシャフト２５に対して常に上向きの力が働くようになっている。
【００２３】
また、図９に示すように、連結シャフト２４（クランプレバー２３）とクランプシャフト２５とを連結する連結バー（連結体）２８が、連結シャフト２４とクランプシャフト２５とを挟むように一対（２体）配設され、連結バー２８の両端部は回動自在となっている。さらに、図１２に示すように、２つのクランプシャフト２５の下端部に架設するように、板状の当接板２９が配設されている。そして、後述するように駆動シャフト７が当接板２９を押圧しない状態では、スプリング２６によってクランプシャフト２５が上方に位置し、連結シャフト２４とクランプシャフト２５とに対して連結バー２８がほぼ垂直に位置するように、連結シャフト２４、クランプシャフト２５および連結バー２８が配設されている。
【００２４】
このような状態で、駆動シャフト７が下方に前進して当接板２９を押すと、スプリング２６の押圧力に抗してクランプシャフト２５が下方に前進し、連結バー２８、連結シャフト２４を介して、レバーシャフト２２を軸にしてクランプレバー２３が図９中矢印Ｄ１方向に回動する。そして、この回動に伴って、クランプブロック２１が把持部３ａから後退するようにして開く。このようにしてクランプブロック２１が開いた状態では、工具ホルダＨが、クランプブロック２１に接触することなく、把持部３ａに対して出入り自由となっている。
【００２５】
一方、後述するようにして駆動シャフト７による当接板２９への押圧が解除されると、スプリング２６によってクランプシャフト２５が上方に後退し、連結バー２８、連結シャフト２４を介して、レバーシャフト２２を軸にしてクランプレバー２３が図９中矢印Ｄ２方向に回動する。そして、この回動に伴って、クランプブロック２１が把持部３ａ側に前進するようにして閉じ、クランプブロック２１と把持部３ａとによって工具ホルダＨが把持される。ここで、駆動シャフト７による当接板２９への押圧が解除された状態では、駆動シャフト７は当接板２９に接しただけの状態となっている。
【００２６】
このような把持状態では、上記のように、クランプシャフト２５に対して連結バー２８がほぼ垂直に位置する。つまり、チェンジャアーム３から連結バー２８を介してクランプシャフト２５に伝わる力の進退動方向（垂直方向）の成分力が小さくなるように、言い換えると、クランプシャフト２５の軸方向に垂直な力のみがクランプシャフト２５に負荷されるように、連結バー２８が位置する。このため、チェンジャアーム３からの力（工具ホルダＨによる重力や遠心力など）によって、クランプシャフト２５が軸方向に押圧されることがない。つまり、スプリング２６による押圧力が大きく影響されず、クランプブロック２１による把持力が安定する（スプリング２６による押圧力で安定、確実に把持することができる）ものである。
【００２７】
以上のように、レバーシャフト２２、クランプレバー２３、連結シャフト２４、クランプシャフト２５、スプリング２６、連結バー２８および当接板２９によって、クランプブロック２１を開閉駆動する駆動手段が構成され、この駆動手段は、チェンジャアーム３側つまりアームユニット２０内に配設されている。
【００２８】
ここで、カムホイール４の旋回カム溝４ｂ、シフトカム溝４ｃおよびロックカム溝４ｄのカム形状（出力シャフト２、駆動シャフト７の連動・動作タイミング）については、自動工具交換装置１の動作、作用を次に説明することで、説明を省略する。つまり、次に説明する自動工具交換装置１の動作、作用が得られるように、各カム溝４ｂ、４ｃ、４ｄのカム形状（カム軌跡）が設定されているものとする。
【００２９】
次に、このような構成の自動工具交換装置１の動作、作用について、図１３のタイミングチャートに基づいて説明する。
【００３０】
まず、カムホイール４の回転角θが０度の状態においては、図１４に示すように、出力シャフト２すなわちチェンジャアーム３の回転角（旋回角）ψが０度（基準位置）であり、ストローク位置（直動位置）は最上位Ｐ１、つまり最も後退してカムホイール４に近い位置となっている。また、この状態では、駆動シャフト７のストローク位置（直動位置）も最上位Ｐ３、つまり最も後退して従動側カムフォロア９ｂ側に位置し、上記のように、クランプシャフト２５が上方に位置して、クランプブロック２１が閉じた状態（ツールクランプ状態）となっている。
【００３１】
次に、カムホイール４の回転角θがθ１度に達すると、チェンジャアーム３が回動し始め、さらに、カムホイール４の回転角θがθ２度に達すると、駆動シャフト７が下方に前進し始める。そして、カムホイール４の回転角θがθ３度に達すると、図１５に示すように、駆動シャフト７が最下位Ｐ４、つまり最も前進した位置に達し、上記のようにして、駆動シャフト７によってクランプシャフト２５が前進してクランプレバー２３が回動し、クランプブロック２１が開く。つまり、ツールアンクランプ状態となる。このとき、チェンジャアーム３の回転角ψはψ１度となっている。
【００３２】
このような状態から、カムホイール４の回転角θがθ４度に達すると、図１６に示すように、スプリング２６によって駆動シャフト７が後退し始め、上記のように、クランプシャフト２５が後退してクランプレバー２３が回動し、クランプブロック２１が閉じ始める。これと同時に、チェンジャアーム３の回動速度、つまり出力シャフト２の回動速度が減速する。すなわち、カムホイール４の回転角θがθ４度に達した時点で、チェンジャアーム３の回転角ψがψ２度に達し、カムホイール４の回転角θがθ５度に達した時点で、チェンジャアーム３の回転角ψがψ３度に達し、回転角ψ２度からψ３度に至る回動速度（図１３中のチャート線Ｔ１の傾き）が、回転角０度からψ２度に至る回動速度よりも遅くなっている。一方、チェンジャアーム３の回転角ψがψ３度に達すると、チェンジャアーム３の把持部３ａが工具ホルダＨに完全に接触し（工具ホルダＨが把持部３ａに嵌合し）、しかも、回転角ψ２度とψ３度との差は、１度程度に設定されている。つまり、把持部３ａが工具ホルダＨに接触する寸前に、チェンジャアーム３の回動速度が減速するように、旋回カム溝４ｂのカム形状が設定されている。
【００３３】
そして、カムホイール４の回転角θがθ５度に達すると、チェンジャアーム３の回転角ψがψ３度に達して、その回転角ψ３が維持される。また、回転角ψがψ３度の時点、つまり、チェンジャアーム３の把持部３ａに工具ホルダＨが嵌合した時点では、クランプブロック２１が工具ホルダＨに接触しない程度に開いた状態となっている。この状態から、カムホイール４の回転角θがθ６度に達すると、図１７に示すように、駆動シャフト７が最上位Ｐ３に達し、上記と同様にしてクランプブロック２１が閉じ、把持部３ａとによる工具ホルダＨの把持が完了する。一方、この把持の完了と同時に、チェンジャアーム３が前進し始める。
【００３４】
次に、カムホイール４の回転角θがθ７度に達すると、図１８に示すように、チェンジャアーム３が再び回動し始め、カムホイール４の回転角θがθ８度に達した時点で、図１９に示すように、チェンジャアーム３のストローク位置が最下位Ｐ２、つまり最も前進した位置に達する。このようにしてチェンジャアーム３のストローク位置が、最上位Ｐ１から最下位Ｐ２に達する間、駆動シャフト７は出力シャフト２とともに前進し、ロックレバー９の従動側カムフォロア９ｂが押圧ディスク７１から離れた状態となる。すなわち、この間は、上記のように、駆動シャフト７を下方に前進させる必要がないため、従動側カムフォロア９ｂが押圧ディスク７１に接触・追従しないようになっている。
【００３５】
そして、カムホイール４の回転角θがθ９度に達すると、図２０に示すように、チェンジャアーム３が後退し始め、カムホイール４の回転角θがθ１０度に達した時点で、図２１に示すように、チェンジャアーム３の回転角ψがψ４度（１８０度以上）に達する。
【００３６】
続いて、カムホイール４の回転角θがθ１１度に達すると、図２２に示すように、駆動シャフト７が前進し始め、上記のようにしてクランプブロック２１が開き始める。これと同時に、チェンジャアーム３の後退速度、つまり出力シャフト２の後退速度が減速する。すなわち、カムホイール４の回転角θがθ１１度に達した時点で、チェンジャアーム３のストローク位置が位置Ｐ５に達し、カムホイール４の回転角θがθ１２度に達した時点で、チェンジャアーム３のストローク位置が最上位Ｐ１に達し、位置Ｐ５から最上位Ｐ１に至る後退速度（図１３中のチャート線Ｔ２の傾き）が、最下位Ｐ２から位置Ｐ５に至る後退速度よりも遅くなっている。しかも、位置Ｐ５から最上位Ｐ１までの距離は１ｍｍ以下で、最下位Ｐ２から位置Ｐ５までの距離が１００ｍｍ以上であることに比べて、著しく短く設定されている。すなわち、チェンジャアーム３が最上位Ｐ１に達する寸前で後退速度が減速し、減速した速度状態で最上位Ｐ１、つまり後述するツールアンクランプ状態に達する。
【００３７】
そして、カムホイール４の回転角θがθ１２度に達すると、図２３に示すように、駆動シャフト７が最下位Ｐ４に達し、上記と同様にしてクランプブロック２１が開き、ツールアンクランプ状態となる。これと同時に、上記のようにしてチェンジャアーム３が最上位Ｐ１に達するとともに、チェンジャアーム３が逆方向に回動し始める。この状態で、カムホイール４の回転角θがθ１３度に達すると、図２４に示すように、駆動シャフト７が後退し始め、上記のようにしてクランプブロック２１が閉じ始める。このとき、チェンジャアーム３の回転角ψはψ５度となっている。
【００３８】
さらに、カムホイール４の回転角θがθ１４度に達すると、図２５に示すように、駆動シャフト７が最上位Ｐ３に達し、上記と同様にしてクランプブロック２１が閉じ、把持部３ａとによる工具ホルダＨの把持が完了する。続いて、カムホイール４の回転角θがθ１５度に達すると、チェンジャアーム３の回転角ψが１８０度に達し、この状態で、カムホイール４の回転角θが３６０度に達するものである。
【００３９】
以上のように、この自動工具交換装置１によれば、工具ホルダＨがチェンジャアーム３の把持部３ａに接触（嵌合）するまでは、クランプブロック２１が開いた状態で工具ホルダＨがクランプブロック２１に接触しない。このため、工具ホルダＨとクランプブロック２１とが衝突して、チェンジャアーム３やクランプブロック２１、あるいは工具ホルダＨに損傷を与えたり、周囲に大きな衝撃音を発したりすることがない。しかも、チェンジャアーム３の把持部３ａに工具ホルダＨが嵌合した後に、クランプブロック２１が閉じて工具ホルダＨを把持するため、工具ホルダＨを安定して把持することができる。
【００４０】
また、チェンジャアーム３の把持部３ａが工具ホルダＨに接触する寸前に、チェンジャアーム３の回動速度が減速するため、把持部３ａと工具ホルダＨとの衝撃力が緩和され、チェンジャアーム３や工具ホルダＨなどへの損傷や、周囲への衝撃音がさらに抑制される。さらに、チェンジャアーム３が後退して最上位Ｐ１に達する寸前で、チェンジャアーム３の後退速度が減速するため、チェンジャアーム３の後退による衝撃力（慣性力）が緩和される。とともに、チェンジャアーム３が位置Ｐ５から最上位Ｐ１まで後退する短い距離間において、工具ホルダＨがアンクランプ（開放）されるため、工具ホルダＨの位置精度のズレを吸収することが可能となる。
【００４１】
一方、駆動シャフト７が出力シャフト２内に進退動自在に配設され、さらには、必要な時にのみロックレバー９を動かすようにすることでカムホイール４が小型化されているため、装置１全体を小型化、軽量化することが可能となる。しかも、出力シャフト２の上部には、部材や機構が配置されておらず、空間が確保されている。このため、縦型の自動工具交換装置１として最適であり、しかも、工作機械の主軸の上方などに配置することが可能となる。また、チェンジャアーム３側にまとめてアームユニット２０、駆動手段２２〜２９が構成・配設されているため、駆動手段２２〜２９などの保守、修繕などを容易に行うことが可能となる。さらに、一体のクランプブロック２１で工具ホルダＨを把持するため、構成が簡易となる。
【００４２】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、クランプブロック２１をクランプレバー２３に一体的に設けてもよい。また、出力シャフト２が水平方向に延びて配設された横型の自動工具交換装置にも適用できることは勿論である。
【符号の説明】
【００４３】
１          自動工具交換装置
２          出力シャフト
３          チェンジャアーム
３ａ        把持部
４          カムホイール（メインカム）
４ａ        ウォームギヤ
４ｂ        旋回カム溝
４ｃ        シフトカム溝
４ｄ        ロックカム溝
５          ウォームシャフト
６          旋回リング
７          駆動シャフト
７１        押圧ディスク
８          シフトレバー
９          ロックレバー
２０        アームユニット
２１        クランプブロック（把持体）
２２        レバーシャフト
２３        クランプレバー（回動体）
２４        連結シャフト
２５        クランプシャフト（進退動体）
２６        スプリング（押圧手段）
２８        連結バー（連結体）
２９        当接板
Ｈ          工具ホルダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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